稀土功能材料研究现状

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1、稀土功能材料研究现状摘要：稀土元素被誉为二十一世纪新材料的宝库，因其在电、光、磁等方面具有独特性质，故在功能材料领域获得了广泛的应用。文章介绍了稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土催化材料、稀土贮氢材料、稀土超导材料的研究及其应用进展。关键词：稀土、功能材料、研究现状引言功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称，即指在电、磁、声、光、热等方面具有特姝性质，或在其作用下表现岀特殊功能的材料⑴。它是现代高新技术的先导和基础，对它的研究、开发和应用将促进国家的科技发展水平，提高国家的综合经济实力和在高科技领域的竞争力。被称为新材料“宝库”的稀土元素具有独特的4f电子结构，大的原子磁距，很强的自旋

2、轨道藕合等特性，与其它元素形成稀土配合物时，配位数可在3—12之间变化，并且稀土化合物的品体结构也是多样化的。稀土元素具有独特的光学、电学及磁学物理化学性质，使其在功能材料领域获得了广泛的应用。因此，无论是稀土金属述是其化合物都有良好的应用价值。本文着重介绍了在工农业生产和科学技术领域屮有广泛应用的不同类型的稀土材料。1、传统领域中的稀土材料1.1稀土在农轻工中的应用早在20世纪五六十年代，稀土就在农业、纺织业、右汕化工业等传统领域得到了广泛的应用。稀土在农业的应用时我国科学独立口主开发的成果，先后被列入国家“六五”和“七五”科技攻关计划。稀土元索作为微量元索用于农业主要有2个优点：一

3、是作为植物的生长、生理调节剂，使农作物具有高产量、优品质和抗逆性3大特性；二是稀土属低毒、非致癌物质、合理使用稀土对人畜无害，对坏境无污染⑵。如添加稀土元索的硝酸盐化合物作为微量元索化合物施用丁•农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效，具冇增产的效呆同。在纺织业中，钟组元素(Eu以前的钢系元素)的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性，并使织物具冇防腐、防蛀、防酸等性能。某些稀十•化合物还可以作为皮革的着色剂或媒染剂，La,Ce,Nd的一些化合物可用作油漆的干燥剂，增强油漆的耐腐蚀性。1.2稀土在冶金工业的应用1.2.1稀土在炼钢工业屮的应用稀土元素对0、S和某些非金属具有强亲和力，利用

4、这一特点，将稀土用于炼钢屮能净化钢液，能起到脱硫和脱氧的作用，英原理是加入钢种的稀土能结合钢中可能生成的MnS、A1203和硅铝酸夹杂物的0和S形成化合物。稀土脱硫、脱氧过程可用化学反应表示为：[RE]+MnS二RES(s)+[Mn]2[RE]+A1203二RE203(s)+2[Al][RE]+A1203=REA103(s)+[Al]4[RE]+3Si02=2RE203+3[Si]生成的这些稀十化合物冇部分能从钢液中上浮进入渣中，从而减少钢液中夹杂物，达到净化口的。稀土屮肺组氧化物有较好的稳定性，因而钵组稀土是较好的脱氧剂⑷•另外，由于稀土原子半径比铁大得多，所以在钢液冷却过程中，它能

5、填补在钢的品粒断相表而缺陷处，阻止品粒长大，使得钢的品粒细化，致密度捉高，从而改善钢的性能。1.2.2稀土在铸铁及有色金属冶炼中的应用稀土在铸铁中的应用可分为3个阶段：一是从20世纪60年代开始，稀土元素(如Ce、La.Y)作为球化剂、精炼剂和脱硫剂加入到铁水中以制取球磨铸铁；二是从70年代开始，稀土作为蠕化剂加入铁水中以制取蠕虫状石墨铸铁；三是从80年代开始，用稀土合金孕育剂对灰铁铁水进行处理，以获得优质灰铸铁⑸。在有色金屈冶炼中，稀十•可提高合金的高温抗氧化性、提高材料的强度，改善材料的工艺性能。研究表明，稀土存在于Al-Zn-Mg合金的晶界处能改善合金的晶粒尺寸因素和品粒取向因素

6、，从而增强合金的超塑性效应，捉高耐腐蚀性冏。1.3稀土在炼油业中的应用目前，世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化剂⑺，其中稀土分子筛型石油裂化催化剂的应用最广，它具有活性高、选择性好、能捉高汽油收率、降低炼油成本等特点，使原油出油率提高10%-20%叫如在石油裂化中，RE4的质量分数为0.02,其他成分是N^O、AI2O3等。稀土Y型分子筛催化剂与传统的硅铝催化剂相比，在相同转化率的条件下，装置能力可以提高到1.3〜1.5倍或在相同焦炭产率下，可多生产1.15〜1.2倍的汽油⑷。20世纪60年代初，稀土分子筛型石油催化剂开始应用于右油化工工业，被誉为炼油工业的一次重大革命。1.

7、4稀土在玻璃工业中的应用玻璃工业是稀土应用的一个重要传统领域。稀土在此工业中主要是用作澄清剂、添加剂、脱色剂、着色剂等。如在玻璃屮加入氧化错(Pr203),可以得到绿色玻璃；加人氧化徴(Ndd)可得到紫罗蓝色的玻璃。在玻璃原料中加入Cc02,它不仅能与Fe2(X等杂质形成高熔点盐类，浮到熔融玻璃表面除去杂质，起澄清剂的作用,述能使F/变为F/,起到脱色的作用⑻。某些稀土化合物添加入玻璃屮可制得特种玻璃，用于制造照相机、摄像机、望远镜等高级光学仪